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| La cara oculta de la Luna está siempre orientada en sentido contrario a la Tierra, lo que hace que las comunicaciones desde los equipos lunares sean mucho más difíciles. Afortunadamente, los satélites de comunicación de retransmisión pueden actuar como puente o peldaño entre la transmisión desde la cara oculta hacia las estaciones terrestres de la Tierra. Crédito: Space: Ciencia y Tecnología |
Los investigadores explican el diseño del satélite de comunicación de relevo que nos permitió asomarnos a la cara oculta de la Luna.
Debido a un fenómeno llamado bloqueo gravitacional, la Luna siempre se enfrenta a la Tierra desde el mismo lado. Esto resultó útil en las primeras misiones de alunizaje del siglo XX, ya que siempre había una línea de visión directa para las radiocomunicaciones ininterrumpidas entre las estaciones terrestres y los equipos en la Luna. Sin embargo, el bloqueo gravitatorio hace que la exploración de la cara oculta de la Luna -la cara oculta- sea mucho más difícil, porque las señales no pueden enviarse directamente a través de la Luna hacia la Tierra.
Aun así, en enero de 2019, la sonda lunar china Chang'e-4 marcó la primera vez que una nave espacial aterrizó en la cara oculta de la Luna. Tanto el módulo de aterrizaje como el rover lunar que transportaba han estado recopilando y enviando imágenes y datos de áreas previamente inexploradas. ¿Pero cómo se comunica la sonda Chang'e-4 con la Tierra? La respuesta es Queqiao, un satélite de comunicaciones de retransmisión, explica el Dr. Lihua Zhang de DFH Satellite Co., Ltd., China.
Como explica el Dr. Zhang en un artículo publicado recientemente en Space: Science & Technology, Queqiao es un satélite sin precedentes diseñado específicamente para un propósito: actuar como puente entre la sonda Chang'e-4 y la Tierra. Queqiao fue lanzado en 2018 y puesto en órbita alrededor de un punto "detrás" de la Luna. Este punto se conoce como el punto de libración Tierra-Luna 2, donde un caso especial de equilibrio gravitatorio permite a Queqiao mantener una órbita tal que tiene una línea de visión directa casi constante tanto con el lado lejano de la Luna como con la Tierra. Poner el satélite en esta peculiar órbita requirió una cuidadosa planificación y gestión del mantenimiento, y el éxito de esta operación sentó un precedente para futuros intentos de poner satélites en órbita alrededor de otros puntos de libración Tierra-Luna.
Desde su lugar estable en el espacio, Queqiao ayudó a guiar las operaciones de aterrizaje suave y de superficie de la sonda Chang'e-4 y ha sido nuestro intermediario con ella desde entonces. El satélite está equipado con dos tipos diferentes de antenas: una parabólica y varias antenas en espiral. La primera, que tiene un gran diámetro de 4,2 m, fue diseñada para enviar y recibir señales en la banda X (7-8GHz) hacia y desde el rover y el módulo de aterrizaje en la superficie de la Luna. Su gran tamaño está relacionado con los niveles de ruido previstos y la baja intensidad de las transmisiones que envían los equipos de superficie.
Por otro lado, las antenas en espiral operan en la banda S (2-4 GHz) y se comunican con las estaciones terrestres, enviando comandos a los equipos de la superficie lunar e intercambiando datos de telemetría y seguimiento. Sobre todo, todos estos enlaces diferentes pueden transmitir y recibir simultáneamente, lo que hace que Queqiao sea muy versátil. El documento de revisión aborda otras consideraciones importantes de diseño para Queqiao y futuros satélites de retransmisión, como el uso de reenvío regenerativo, las distintas velocidades de datos de los enlaces y los sistemas de almacenamiento de datos para cuando no se pueda acceder a una estación terrestre.
A lo largo de dos años de exploración, se ha recibido una gran cantidad de datos del rover y del módulo de aterrizaje a través de Queqiao. "Científicos tanto de China como de otros países han llevado a cabo análisis e investigaciones basados en los datos recuperados, y han producido valiosos resultados científicos. Cuanto más larga sea la vida operativa de Queqiao, más resultados científicos se obtendrán", señala el Dr. Zhang. Según las previsiones actuales, Queqiao debería estar operativo en la órbita de la misión durante al menos cinco años.
El Dr. Zhang también se refirió a las perspectivas de las futuras misiones lunares y a cómo deberían evolucionar los sistemas de comunicación por relé para apoyarlas. Muchas zonas inexploradas de la Luna, como el mayor cráter del Polo Sur, requieren múltiples satélites de retransmisión para mantener enlaces de comunicación constantes, lo que supone un reto costoso y que requiere mucho tiempo. Pero, ¿qué pasaría si los satélites de retransmisión sirvieran para algo más que una sola misión?
"Debería establecerse una infraestructura de comunicación y navegación sostenible que beneficie a todas las misiones lunares, en lugar de ocuparse de cada misión por separado", comenta el Dr. Zhang. "Esta infraestructura debería adoptar una arquitectura abierta y extensible y proporcionar servicios de comunicación flexibles, interoperables, compatibles entre sí, que son fundamentales para el éxito de las futuras exploraciones lunares." Es probable que los futuros emprendimientos en la cara oculta de la Luna sean una prueba de lo bien que podemos cooperar para desvelar los secretos de nuestro satélite natural.
Fuentes, créditos y referencias:
“Development and Prospect of Chinese Lunar Relay Communication Satellite” by Lihua Zhang, 25 April 2021, Space: Science & Technology.
DOI: 10.34133/2021/3471608